【摘要】洛陽廣播電視臺在建設新廣電中心大樓的時候，結合本臺現有技術設備資源，考慮到廣播電視系統的融合，以提高廣播播控系統的安全性、可靠性、可用性為出發點，利用AES數字音頻技術及AoIP網絡音頻技術設計和建設的廣播播控系統，具備了多鏈路冗余、智能化監測的能力。

　　【關鍵詞】數字化AoIP智能監測鏈路冗余

一.引言

　　洛陽廣播電視臺原廣播總控播出系統使用已經有十年之久，在廣播電視技術飛速發展的今天，已經難以滿足日益增長的廣播播出需求，所以此次以搬遷新大樓為契機，對原有的廣播播控系統進行升級。在系統構建初期，我們進行整體分析，反復論證，制定詳細的建設搬遷方案，終于圓滿完成了新大樓播控系統的升級改造，實現全臺五套廣播頻率音頻信號（直播間、外轉、轉播等信號）的匯集、調度、分配、傳輸等功能。而在此基礎上設計的一套科學的智能化監控應急系統，完成了對廣播全程業務的監測監控，包括：工作站狀態監測、關鍵點音頻信號監測監聽、各機房關鍵設備監測、系統故障報警、故障分析和應急處理，從而在保證廣播安全播出的前提下，使得整個系統的智能化水平達到一個新的高度。

　　本系統分為總控系統，直播間導播間播出系統，監測系統，信號報警系統等組成，本文將簡單介紹各個系統的構成以及功能。

二．總控系統

　　總控系統由數字音頻矩陣和網絡音頻系統為雙核心，通過矩陣管理軟件、信號監測軟件、信號冗余切換軟件等組成。配合視頻監控系統、環境監測系統、設備監控系統等輔助系統實現了全面的安全播出管理。

　　1.數字音頻矩陣

　　總控系統核心硬件選用德國KLOTZ的MCR數字音頻矩陣系統，此矩陣架構先進，設計雙冗余電源保證安全，最多可接入多達4000*4000路輸入和輸出，可通過光纖連接到各直播間調音臺的光纖板卡，用于音頻光纖信號的雙向傳輸，具有專用的控制軟件安裝于計算機上，實現遠程網絡監測、配置和信號調度。支持安裝Dante網絡和標準以太網協議接口，可以無縫結合網絡音頻矩陣和本地控制網絡。

　　該矩陣提供了20個接口板卡插槽，并有模擬、數字、光纖、DANTE等多種類型擴展板卡可選，支持了目前常用的全部音頻接口協議。我們所使用的這臺矩陣配備了7塊MADI光纖卡，分別連接5個直播間、錄制技術區、調頻發射臺，實現各機房之間的數字音頻傳輸。配備7塊8通道AES數字音頻卡，分別連接總控機房的外轉、傳輸等周邊音頻設備。配備Dante網絡音頻卡2塊，可以實現AES數字音頻系統與AoIP網絡音頻系統之間的信號路由。2塊廣播級DSP處理模塊，實現雙主控單元冗余能力。目前還有剩余卡槽未使用，方便未來進行擴展。在與發射臺的傳輸鏈路上，除了采用MADI光纖直連之外，還使用一套6路AES音頻編碼器，將編碼后的數字音頻信號與電視播出系統信號復用一臺數字微波傳輸到發射臺作為備用傳輸鏈路。

　　2.AoIP網絡音頻系統

　　AoIP技術在近幾年的各級廣播電臺總控系統中越來越多的開始應用，此次新系統設計時也考慮了AoIP技術的應用。在諸多AoIP協議中，我們選擇了應用最為廣泛的Dante協議。Dante協議得到了全球各大知名音頻設備廠商的支持，產品線豐富。特別是Klotz的數字矩陣及直播調音臺以及杭州聯匯公司的音頻路由器產品均使用了Dante協議，在互聯互通上有最佳的兼容性和便利性。

　　AoIP網絡音頻系統的核心實際上是兩臺全千兆EthernetIP交換機，分別連接Dante設備的A\B網絡接口，并通過交換機的堆疊設置，實現設備、線路的冗余。AoIP網絡中的調音臺、音頻路由器、自動切換器、音頻工作站等設備可靈活接入網絡交換機，通過Dante管理站進行配置和音頻信號調度。出于對信號調度需求、音質、延遲等因素的考慮，我們將所有Dante設備的傳輸通道均設置為16*16，48K/24bit，既能滿足調音臺對外轉信號的需求又保障了低延遲和高品質。AoIP系統的優勢還在用將來需要對系統進行擴容的時候，只需要將Dante設備接入交換機空余端口，或擴展IP網絡至任意地點均可實現方便、快速擴容。

　　3.總控系統構成

　　整個智能化總控系統包括音頻信號傳輸網絡、智能化檢測網絡、視頻監控網絡等。在保證安全播出的前提下，將音頻信號的工藝流程都涵蓋其中，包括音頻傳輸網、音頻信號的檢測、設備狀態監測監控、視頻監控、機房環境檢測等。還有多元的周邊設備：收音頭、機架式監聽報警器、衛星接收機、信號監測站、監測計算機、時鐘系統、環境監控系統、視頻監控系統等音視頻、數字模擬、管理信息數據設備，豐富飽滿了廣播總控系統的多元化功能模塊。而且配置了固態錄放機、CD光盤錄放機、一播多工作站、3G信號傳輸系統等設備，提供更多的備用播出信號源。

　　（1）音頻傳輸網的信號分配

　　主鏈路：總控機房的數字音頻矩陣，通過MADI光纖通道，即可與發射臺矩陣互聯互通。總控機房的播出信號，通過此MADI光纖通道，可將高質量音頻信號傳輸至發射臺。發射臺矩陣同樣配置了信號自動冗余切換程序，可按照MADI光纖、數字音頻解碼器、應急CD的順序自動切換音頻信號送往調頻廣播發射機。

　　備用鏈路：外轉信號和其他備用信號，分別輸入到數字矩陣和網絡矩陣，實現對外來信號的實時切換和傳輸，并實現電平的在線監測與調整。整個傳輸鏈路的關鍵環節都使用了冗余備份的結構，保證播出安全。如圖1所示，直播間傳輸出來的數字信號到機房的四選一第一路；通過網絡矩陣的Dante信號輸入到四選一的第二路；一播多應急播出站輸出的音頻信號輸入到四選一的第三路；24小時循環不間斷播出的應急固態錄放機播放的墊樂信號輸入到四選一的第四路。四選一會根據順序將主輸出信號傳輸到數字微波編碼器，通過微波方式到達發射臺，從而實現音頻傳輸鏈路的冗余。

圖1主備用鏈路圖

　　（2）音頻信號的監測

　　在播出信號的傳輸鏈路中，通過聯匯公司的監測監聽工作站，實現對全系統關鍵節點的音頻信號進行實時監測監聽。按頻道組合顯示包括各個頻率主要音頻信號、直播間視頻監視信號，全面顯示該頻率的所有信息。在彩條監測界面上進行智能化監聽可以根據信號類型、所在頻道等屬性，進行任意的組屏。可實時監測、監聽數字音頻矩陣、網絡音頻矩陣的輸入輸出信號，并進行跨矩陣路由調度。如果出現問題，監測工作站會自動語音報警、屏幕閃紅提示，并彈出故障點及應急處理預案的文字內容，從而最快速的發現問題解決問題。

圖2EQM-10L監聽工作站

　　如圖2所示，監聽工作站主要實現對全部音頻信號的智能化監聽。監聽工作站在音量彩條界面上，用即點即顯的智能化監聽。監聽界面可以根據信號類型、所在頻道等屬性，進行任意的組屏。并在界面上實時顯示各路信號的音量彩條。值班員可以非常直觀地看到各組信號的狀況，并任意選擇監聽。

圖3EQM-10MA音頻監測工作站

　　圖3為音頻監測工作站，主要實現對整個音頻系統關鍵節點的音頻信號質量進行實時參數監測顯示。包括直播信號和外傳信號的電平、L/R/L+R、相位、失真、AES的7個狀態值、采樣率及物理連接情況等。網內的所有音頻設備都可以通過監測工作站進行實時監聽監看。音頻信號監測工作站提供多種顯示模式，各種顯示組合自由切換。可以定時監聽監看指定的通道及信號源。當音頻信號異常時，系統立即報警并在顯示在大屏幕上，本地監聽也切換到該通道。同時系統按相應等級進行自動應急切換處理，保證信號正常傳輸。

　　（3）設備監測監控

圖4設備監測監控圖

　　如圖4所示，系統會對整個工藝流程中的重要設備（例如調音臺、延時器、數字音頻矩陣等周邊設備）的工作狀態進行實時的在線監測監控，如：調音臺主要推子狀態、延時器狀態、矩陣工作狀況、智能切換器工作狀況等。通過監測工作站，將設備狀態實時反映在大屏幕上，如果出現問題會有語音報警提示，故障設備也會閃紅報警。

　　（4）機房環境監測

　　在總控機房及5個直播間內分別部署了1臺ESM-8數據采集終端和2個電壓傳感器、溫濕度傳感器、水浸傳感器等環境數據采集前端設備，實現對直播間內環境狀態的全面監測。采集到的環境狀態數據，通過ESM-8數據采集終端匯聚到總控系統中的EQM智能監測系統。環境監測系統采集到的數據直接顯示在總控機房電視墻畫面上，方便值班人員監控各機房的環境狀況。當環境監測數據超出設置的安全范圍時，監測系統還能夠實現語音、聲光報警，及時告知值班人員進行處理。

圖5機房視頻檢測

　　（5）視頻監看

　　系統設計對所有直播間、導播間和總控機房等關鍵位置進行視頻監控，同步顯示該頻率直播間的視頻監視圖像，可以直觀地了解直播間工作狀態。配置1臺視頻監控服務器和20臺高清攝像頭，所產生的視頻流可以在監控管理站上進行實時查看和錄像回放。通過視頻實時錄像編碼主機與數字總控網絡連接，實現監測點與視頻畫面的聯動。可在總控大屏同步顯示該頻率直播間的視頻監視圖像、調音臺推子的監視圖像，可以直觀地了解直播間狀態、調音臺推子的狀態。可以多畫面顯示各路監控信號，也可以任意放大顯示某一視頻信號。所有視頻通道7*24小時不間斷錄制，視頻保存時長設置為60天。

　　4.系統設計圖（圖6）

圖6系統設計圖

三．直播間子系統

　　直播間子系統由直播間設備、導播間設備、標準時鐘、監聽報警設備、環境監控模塊等主要設備組成，包括專用桌椅、指示燈、指示牌等設施。

　　直播間調音臺采用德國KLOTZG2調音臺，此調音臺是由12路推子A、B雙層24路音源的數字調音臺，由三個推子模塊和一個DSP處理、監聽模塊組成，推子模塊由4個推子單元組成。直播間話筒采用的是2只EVRe27動圈話筒，在話筒后端使用了一臺話筒激勵器，來對主持人的聲音進行美化。直播間主要周邊設備包括數字音頻延時器、兩臺播出工作站、兩臺外網工作站、數字導播、模擬電話橋接器、CD、固態錄放機等。G2調音臺采用了機箱、面板分離設計，之間僅需一根網線連接，方便設備布局。我們為了方便維護和減少直播間環境噪聲，將調音臺主機、四臺工作站電腦主機安放在了導播間的機柜內。延時器、CD、固態錄放機、話混等無噪聲設備安放在直播桌機柜內。

圖7KlotzG2數字直播調音臺

　　這次進行直播間系統設計的時候，考慮到獨立的備用直播間絕大多數時間都是鎖門空置，為了避免設備資源浪費，我們對導播間設備進行了播出化設計，可實現備用直播間的功能。導播間采用一臺8路數字直播調音臺，配置一臺播出工作站、一支主持話筒、模擬電話橋接器、數字音頻延時器等周邊設備，相當于一個簡化的直播間。這套導播設備在日常工作中還可供節目人員進行資料錄入、音頻剪輯、節目編排、緊急語言錄制的工作，又相當于一個錄制工作站。這樣的設計實現了設備資源利用的最大話，而且在出現直播間設備故障時，僅需從直播間轉移到導播間即可快速恢復播出，大大縮短故障遷移的時間。

　　2.標準時鐘系統

圖8直播間系統圖

　　本方案設計利舊臺內現有的校時母鐘，新增SF12E時碼分配器、子鐘。10臺5寸子鐘放在5個直播間、導播間等區域。

 

圖9時鐘顯示系統

　　同時，時鐘系統為廣播各直播間、錄制間、相關機房、音頻工作站系統、各種系統服務器提供時鐘信號，并為直播、錄制、走廊、總控、監測、辦公網絡提供可以個性化更改的校時信號，實現整個系統的時間同步。整個時鐘系統以GPS衛星系統中的原子鐘時間信號為時間源，精度可達20納秒以內。

 

圖10

　　3.機架式監聽報警設備

　　本系統選用聯匯DAC-100D數字監聽檢測儀。部署在導播間，實時監聽、監測直播間調音臺的主播出信號狀態。部署在總控機房，實時監聽、監測總控傳輸系統的關鍵音頻信號狀態。

　　監聽檢測儀的使用，在提高安全播出水平上有很大的幫助。由于地市臺主持人往往還需要進行節目錄制、編單等工作，經常會在直播節目間隙到導播間進行一些其它業務工作，如果此時在播節目出現靜音時就很難發現。在以前出現直播調音臺靜音時是靠延時器補樂報警或矩陣冗余報警來實現報警功能的，往往已經造成了錯播事故。監聽檢測儀的使用上，通過設置較短的靜音報警時間，及時提醒導播間內人員出現靜音故障，及時處理即可避免錯播事故的發生。DAC-100D檢測儀還提供了反相監測報警、數字信號失鎖報警，并內置了一對立體聲揚聲器及二級插孔方便內容監聽使用。

 

圖11

四．結束語

　　本系統設計在吸取了以往播控系統建設和使用過程中的經驗，全面提升系統的可靠性、可用性和可擴展性。雙UPS機組、雙矩陣并行、多鏈路傳輸的設計全面消除了單點故障隱患。將以往的N+1備用直播室方式改變為1+1導播間備份方式，提高了設備利用率，為節目人員帶來極大的工作便利。Dante網絡的應用，大大提高了音頻系統的可擴展性和便利性。智能化監測系統提供了全面的音頻、視頻及環境監測，能夠更加及時的發現和處置問題。安全播出是廣播電視的生命線，提高安全播出水平，建設一個完善的播控系統是廣播技術部門的重要職責所在。

參考文獻

　　[1]《廣播電臺數字化網絡化建設白皮書(2007)》.2008年1月

　　[2]張凱.淺談數字音頻網絡的發展趨勢[J].視聽界(廣播電視技術).2014年05期